铁路轨道状态评价及养护技术研究

铁路轨道状态评价及养护技术研究
摘要:叙述了损伤评价与几何状态评价指标,运用铁路轨道的TQI 质量评价方法,分析了TQI在天窗修中作用,得出了TQI能有效指导天窗修养护与状态修模式的理念;分析了信息技术在养护中的运用,提出了信息技术辅助养护维修的重要性。

关键词:铁路轨道养护状态评价信息技术
随着科学技术的发展,铁路时速已经到达350km/h。

它是全世界最高效便捷的交通工具之一。

铁路列车具有省油、速度快、安全舒适等特点,与汽车相比显示出了其优点。

铁路是国家的大动脉,铁路技术的发展很大程度上带动其他行业技术的发展。

轨道受行车密度大、受列车的冲击力大、轨道线路不平顺以及自然条件等复杂因素的影响较大,轨道会出现变形、折断、不平顺等致命性问题。

新的科学养护技术的发展不仅解决以上问题,而且,新型技术的引入给我们争取了时间,降低了成本,提过了效益,提过了技术人员和管理人员的技术水平和业务水平。

因此,对铁路的质量状态的评价及养护技术的发展的研究是分常有必要的。

1 质量评价方法
1.1 轨道损伤评价
钢轨损伤是铁路上一个极其复杂的问题,在自然条件下及列车的
行驶与碰撞下,铁轨容易出现各种各样的损伤,而铁轨的损伤对行车的安全威胁很大。

因此,及时发现损伤,对损伤进行正确的评价是迫在眉睫的工作。

损伤主要包括:疲劳损伤。

接触应力大于钢轨材料屈服强度,线路不平顺,钢轨质量不好,轨轮涂油工艺不当以及核伤等造成了轨道疲劳损伤;焊接损伤由于操作不规范,很容易夹渣、气孔、疏松、缩孔及未焊透等伤损;接头损伤。

钢轨的薄弱环节是街头,如果对街头养护不好,出现空吊板,大轨缝,高低板,那么在列车的冲击下,螺孔裂开,会出现接头破坏。

其具体的防治措施:提高钢轨质量;采用静态和动态相结合的检测方法和先进的维修方加强养护维修力度。

利用可靠度可以对轨道损伤进行评估,图1是可靠度函数RQ与通过总质量的曲线。

由图可知,在四个区段研究的通过质量中,可靠度随着通过质量的增加而减少。

但可靠度减少到一定程度时,需对钢轨进行大修。

1.2 几何状态评价
预测轨道的几何状态是轨道维修费用减少的关键问题。

各国采用的评价指标不同:日本利用不平顺指数对钢轨质量进行评价;英国利用利用高低轨两种单项几何参数标准差评价对轨道区段的质量进行评价;我国采用轨道质量指数(TQI)轨道高低、轨向、轨距、水平、三角坑七项参数标准差之和对质量进行评价。

图2为轨道几何不平顺极其推移变化。

由图可知,轨道几何不平顺由某一范围变化到了另一范围。

通过计算频率和数量,可以反映轨道在不同时刻的几何不平顺全部状况的趋势变化;可以分析轨道几何状态养护管理标准与实际养护能力的关系,为轨道的养护维修提高了可靠的依据。

2 养护维修技术与模式
2.1 轨道养护
铁轨养护的主要任务:预防设备不正常的永久变形和磨损,延长设备老化,使设备经常保持良好状态。

进行周期性修理加固或更新,必要时还需进行改建和改造。

中国轨道养护工作分为线路大修、线路中修、线路维修等三类,前两类属于轨道更新,费用来自大修提成。

线路维修费用列入运营成本。

线路大修。

全面更换新钢轨或再用钢轨为基本内容,同时矫正线路平剖面,改善轨枕、道床、道岔、路基以及道口的状态,使轨道质量恢复到初始标准或达到更高标准。

也有单项大修,包括成段换新钢轨或再用轨,成段更换轨枕,铺设无缝线路,更换道岔和岔枕等,以及整治路基病害。

线路中修。

主要为清筛和增补道碴,更换失效轨枕,同时修理及更换失效的轨道部件,整修轨道,使其质量恢复或接近初始的标准。

线路维修。

保持轨道几何形位和轨面平顺为主,通过起道、捣固、改道、拨道等作业,使轨距、水平、方向、高低等达到维修标准的良好状态;保养轨道各组成部分,包括更换个别伤损和磨耗逾限的部件。

维修工作还包括巡查线路和检测轨道状态。

2.2 天窗修存在的问题及解决办法
信号设备需要天窗修是社会发展的产物,天窗修很好的解决了设备养护维修与行车安全这一矛盾,在保证行车安全中起到了很大的作用。

天窗修使得维修周期趋于合理,使得信号设备有充分的维修时间,使得安全生产基本有序可控。

然而,在天窗”修的过程当中,依旧存在许多尚需解决的问题:辅助施工时间制约;设备配置与职工素质没有达到天窗修的标准;车务天窗兑现与电务劳务组织缺乏协调本文提出运用轨道质量指数(TQI)对天窗修进行指导可以很大程度上解决以上问题。

具体分析将在第4节中阐述。

2.3 养护模式-状态修
根据轨道设施技术状态的需要,对钢轨进行合理的养护和维修称为状态修。

它不完全依靠设施的状态进行维修,而是与计划修相结合
的维修方式。

如果计划周期到了,器状态很好,可以不修;反过来,如果没有到计划修周期,设备状态变化也要进行维修。

取决于状态界限值和安全运行值,超出状态界限值应立刻组织维修,超出安全运行值应组织进行检修。

状态修的目的是通过合理的沿河延长设备使用寿命,有效的降低维修成本,保证设备质量的均衡良好。

状态修的特点是,把有限的力量用在刀刃上,有针对性的进行养护维修。

可以充分发挥各部门的主观能动性,可以按照实际的状态进行选择性的养护维修。

状态修必须具备一定的要素:数据管理,运用信息技术加强对数据的管理;可靠性评估,利用第2节中的损伤评估和几何状态评估对轨道进行可靠性评估;维修决策;管理形式与人员素质。

3 信息技术与TQI
3.1 信息技术在状态修中运用
以电子计算机与电子通讯技术为代表的现代技术,包括数据库技术、图形处理技术、网络技术、计算机辅助评价,能够进行分析数据、处理数据、采集数据、管理数据等。

信息技术运用与轨道养护领域,很大程度上较少了维修成本、减少了劳动力、提高了养护效率等。

“计划修”、“周期修”是我国传统的维修体制,这种体制完全忽略了轨道实际状态的变化,造成许多安全隐患及低劣的维修质量等问题。

为了推广“状态修”,必须大量运营计算机技术与电子通讯技术,在计算机的辅助下,充分利用设备检查得到的数据。

它是获得线路设备状态信息,掌握线路设备变化规律,编制维修作业计划和分析设备病害的主要依据[3]。

3.2 轨道质量指数在天窗修与状态修模式中的运用
TQI是运用计算技术测量和轨道检查车、采集和处理轨道状态数据,用统计计算方法计算单元轨道段内的特征值,作为轨道整体不平顺的评价指标。

然后,建立轨道状态数据库,利用图形处理技术绘制各种轨道状态图,输出轨道区段维修作业排序表,为编制轨道维修计划提供依据,指导线路养护维修作业。

对已经由TQI确定必须维修的线路区段,在对该段线路进行“天窗修”作业时,可利用TQI指导线路的养护维轨道。

质量指数能准确地显示出轨道整体的质量状态,并且有效地评估维修作业量,安排维修计划,实现“状态修”维修体。

4 结语
基于国内养护维修的经验,利用轨道质量指数TQI指导线路的养
护维修,能建立一套“运用TQI指导‘天窗修’决策系统”,为我国的线路养护维修提高依据。

引入信息技术作为评价的先进手段和理念,这些新技术的运用发展前景广阔,大大提高铁路轨道养护部门劳动生产率。

参考文献
[1] 李海锋.有碴轨道结构的变形设计及其几何状态行为理论的研究[D].同济大学交通运输工程学院博士论文,2006,12.
[2] 李余松.发展中国智能铁路系统的若干思考[J].交通运输工程学报,2001,1(4):26～29.
[3] 梁晨.基于状态修的城市轨道交通线路与轨道养护维修模式研究[D].北京交通大学博士学位论文,2006,12.。